[發明專利]一種基于Sagnac環與FP腔并聯的光譜探測溫度傳感器

有效

• 申請號: 201710982659.5
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107796530B
• 公開（公告）日: 2018-10-30
• 發明（設計）人: 李林軍;楊玉強;楊曦凝;白云峰;謝文強;周龍
• 申請（專利權）人: 黑龍江工程學院
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種基于Sagnac環與FP腔并聯的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，包括：

第一耦合器，隔離器，第二耦合器，環形器，FP腔，第三耦合器，Sagnac環，衰減器，第四耦合器；所述第一耦合器、隔離器、第二耦合器、環形器、FP腔、第三耦合器、Sagnac環、衰減器、第四耦合器通過單模光纖連接；

所述第一耦合器與所述隔離器相連，所述隔離器與所述第二耦合器入口相連，所述第二耦合器第一出口與所述環形器第一入口相連，所述環形器第一出口與所述FP腔入口相連，所述FP腔出口與所述環形器第二入口相連，所述環形器第二出口與所述第四耦合器第一入口相連，所述第二耦合器第二出口與所述第三耦合器第一入口相連，所述第三耦合器第一出口與所述Sagnac環入口相連，所述Sagnac環出口與所述第三耦合器第二入口相連，所述第三耦合器第二出口與所述衰減器相連，所述衰減器與所述第四耦合器第二入口相連，所述第四耦合器出口與光譜儀相連。

2.根據權利要求1所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，

所述Sagnac環內包含一段長度為0.1-2米的雙孔光纖，所述雙孔光纖兩端與所述單模光纖熔接；所述雙孔光纖包含纖芯和兩個相對于所述纖芯對稱分布的空氣孔，兩個所述空氣孔內填充酒精。

3.根據權利要求2所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，

所述雙孔光纖與單模光纖的直徑均為110-140微米，所述雙孔光纖的兩個空氣孔的直徑均為10-30微米，兩孔間隔40-60微米。

4.根據權利要求3所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，

所述雙孔光纖的長度為1米，其與單模光纖的直徑均為125微米，所述雙孔光纖的兩個空氣孔的直徑均為20微米，兩孔間隔50微米。

5.根據權利要求1所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，

FP腔為石英管兩端熔接所述單模光纖，所述石英管長度為100-500微米，所述石英管外徑與所述單模光纖直徑均為110-140微米，所述石英管內徑為20-80微米。

6.根據權利要求5所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，

所述石英管長度為300微米，所述石英管外徑與所述單模光纖直徑均為125微米，所述石英管內徑為60微米。

7.根據權利要求1所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，

所述FP腔干涉譜為：

其中，I_FP為FP腔干涉譜光強，I₁和I₂分別為FP腔反射面1和反射面2的反射光強，d為FP腔的長度，n為FP腔內空氣折射率，λ為入射光的波長，FP腔的自由光譜范圍FSR_FP為

FSR_FP＝λ²/2nd (2)

所述Sagnac環的透射譜為：

其中，I_sagnac為Sagnac環干涉譜光強,B和L分別為雙孔光纖的雙折射系數和長度，λ為入射光的波長，Sagnac環的自由光譜范圍FSR_Sagnac為

FSR_Sagnac＝λ²/BL (4)

干涉譜包絡的自由光譜范圍FSR_Envelope與FP腔自由光譜范圍FSR_FP和Sagnac環自由光譜范圍FSR_Sagnac的關系為

當Sagnac環在溫度的作用下頻移時，干涉譜包絡隨之頻移，且頻移量是Sagnac環頻移量的M倍，M為靈敏度增大因子，表示為

所述M的取值范圍為10-50。

8.根據權利要求7所述的光譜探測溫度傳感器，其特征在于，所述M的取值為20。